摘要：桥梁支座是连接桥梁上部和下部结构的重要构件，然而在其使用过程中由于荷载、施工等原因会产生不同种类的病害。本文主要介绍了桥梁支座的分类方法，总结了球形钢支座、板式橡胶支座等几种常见支座的病害类型和产生病害的原因，介绍了现有的支座更换方法和步骤，并提出了一种更换支座前预先调整桥梁上部结构姿态的新理念，对实际工程中桥梁支座的更换具有指导意义。
关键词：桥梁支座；病害；姿态调整；更换
1 支座病害主要种类
桥梁在运营一段时间后由于支座选择不合理、施工问题或养护维修不及时等原因会产生不同种类的病害，下面对3 种常用支座的病害种类进行介绍。
2.1 球形钢支座主要病害
球形钢支座的病害主要有支座挡板螺栓被剪断、支座上板倾斜、支座聚四氟乙烯板窜出[1]。
2.1.1 支座挡板螺栓被剪断
支承垫石处有积水会导致支座处螺栓锈蚀，锈蚀后的螺栓受力面积变小，相同荷载下应力增大，螺栓容易被剪断。而荷载过大导致传递到支座处的水平力增大也是支座锚栓折断的主要原因之一。在安装过程中由于预留孔位置对不上，采用其他方法安装时也会导致螺栓收到伤害，造成螺栓在运营过程中容易被剪断。支座上表面与梁底或支座下表面与垫石之间存在空隙，贴合不密实，也会导致支座受力不均，导致螺栓受力不均，首先折断。
2.1.2 支座上板倾斜
在施工过程中混凝土不密实或垫石表面不平整会导致支座上板倾斜，支座受力不均。
2.1.3 支座聚四氟乙烯板磨损或窜出
支座聚四氟乙烯板窜出有一只角窜出、两只角窜出和整条边沿一个方向窜出。安装之前就已产生错位却未经过调整，也可能是由于施工问题或支座挡板宽度不足所致。聚四氟乙烯板磨损是指聚四氟乙烯板和不锈钢之间滑动或转动引起的磨损，会直接影响支座的使用寿命。
2.2 板式橡胶支座主要病害
板式橡胶支座的病害种类很多，常见的几种主要包括支座脱空、支座剪切变形过大、橡胶老化开裂、钢板外露、支座本身质量问题等等[2、3]。
2.2.1 支座脱空
支座上顶面与梁底面或支座下底面与梁顶面之间出现较大缝隙时，即为支座脱空。板式橡胶支座的支座脱空分为局部脱空和完全脱空两种，当缝隙大于支座边长的25%时，称为局部脱空；当缝隙与支座边长相等时，称为完全脱空。支座脱空是支座垫石不水平或表面不平整导致的，也可能是垫石强度过低被压碎所致，在施工过程中支座安装时温度不当，梁体发生较大变形也会导致支座脱空，施工工艺不当也会导致支座出现脱空的病害。
2.2.2 支座剪切变形过大
支座本身的质量问题不足导致支座的抗剪强度降低，在相同荷载下会产生更大的剪切变形，降低结构安全性。若安装过程中的温度过高或过低，桥梁在使用过程中随着温度的变化，会产生徐变，支座在汽车制动力和因温度变化产生力的综合作用下，产生较大的剪切变形。2.2.3 橡胶老化开裂
橡胶老化开裂是一种常见的支座病害，会降低支座弹性，导致支座失去原有的伸缩和转动的能力，其产生原因不仅是支座本身的质量问题导致，还有可能是支座脱空等其他病害衍生而成，荷载过大、施工问题也会导致橡胶支座出现裂缝，支座开裂是支座病害中最常见的问题。
2.2.4 钢板外露
钢板尺寸不合格、定位不准确等导致钢板边界保护层厚度不足，容易出现裂缝。通过裂缝可以目测到橡胶支座中的薄钢板或采用钢尺敲打时有明显金属撞击声，表明出现钢板外露的现象。钢板外露在自然环境中容易引起锈蚀，影响支座的使用性能。
2.2.5 支座本身质量问题
支座质量问题可能是支座制作工艺不成熟、材料缺陷，或支座在运输过程中受到污染等原因。支座本身的质量问题会导致支座产生各种异常的变形，可能会造成桥梁因变形产生附加内力，降低桥梁结构的安全性能。
2.3 盆式橡胶支座主要病害
盆式橡胶支座由于橡胶在盆内受到侧向限制，可承受相当大的压力，盆式橡胶支座常见的病害类型有钢板锈蚀、锚栓松动、底盆开裂等。
2.3.1 钢板锈蚀
钢板锈蚀是盆式橡胶支座最普遍的一种病害情况，可在钢板上喷涂涂料或镀锌以做好防腐蚀工作，保证钢板正常使用。但钢板在运输、使用过程中涂料不可避免的会剥落，剥落位置的钢板仍会出现锈蚀，因此应加强后期对支座的养护工作。
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2.3.2 锚栓松动
盆式橡胶支座的上座板通过螺栓与梁底连接，下座板通过螺栓与支座垫石连接，支座需要承受来自上部结构的水平和竖向力并传递给下部结构，导致支座在使用过程中容易出现松动。
2.3.3 底盆开裂
底盆开裂病害是一种较为常见的病害类型，设计、施工和底盆本身质量原因都会导致底盆开裂。
支座病害受支座本身质量和施工影响很大，因此为保证支座在使用过程中的质量，应严格把控支座的质量关，严格控制支座的施工工艺和要求，保证支座的正常工作。
3 支座更换办法
桥梁支座病害产生的原因，除去上述荷载和施工等原因外，也可能是桥梁上部结构出现扭转导致的支座受力不均所造成的，对于此类原因，解决支座病害应先调整上部结构姿态，否则更换后的新支座也必然会出现与先前病害支座相同的病害状况，因此在桥梁支座更换过程中应首先了解桥梁的姿态状态，再进行支座更换。
3.1 桥梁姿态调整
了解桥梁上部结构实际姿态是否正常可通过测量高程或实测支座反力来实现，该方法主要通过测量支座反力来实现桥梁姿态测量。通过分油阀调整各个千斤顶力大小，使桥梁支座反力与最初设计值相符。调整后的桥梁在更换新支座后若存在空隙，则通过增插钢板来解决。并记录下姿态调整过程中的顶升高度h顶，并计算新支座在设计反力下的弹性变形h弹，旧支座变形后高度为h旧支座，新支座变形前高度为h 新支座，则钢板厚度h钢板为：
h钢板=h顶+h旧支座-h新支座+h 弹（1-1）
若相差不大，则不需要调整桥梁姿态。
通过实测桥梁支座反力与原设计反力对比，若两者不符且差异较大，则说明桥梁上部结构姿态需要调整，会影响桥梁支座的受力状态。
3.2 支座更换
当桥梁支座病害可能会对桥梁结构的安全造成影响，且不可修复时，就需要更换现有的桥梁支座。现有的支座更换方法有很多，大多数都采取将主梁顶起的施工方法，主要有局部顶升和多跨同步顶升。
多跨同步顶升是指多个跨度主梁同时顶升，能够最大可能的减小顶升对梁体的扰动，梁体内力分配均匀，受干扰小，缺点在于对设备的要求高，且设备布置繁琐、工作量大。局部顶升是只顶升需要更换支座部分的桥台，该方法工作量小，但由于顶升跨的梁体位移大，对桥梁内部的内力扰动大，在顶升前要对结构的安全性进行验证，在保证结构安全的前提下可行。支座更换主要分为如下9 个步骤：
1）搭设支架、施工平台；
1）台帽、盖梁顶面清理。清理台帽和盖梁顶面的杂物，保证更换支座时作业面的干净；
3）支座调查与复检。确认和检查需要更换的支座部位，复核支座型号，保证更换后的支座复核设计要求；
4）千斤顶、百分表安放与设置。应有专人在顶升构成中记录读数；
5）顶升系统调试。调试检查顶升系统是否存在异常；
6）试顶。首先检查千斤顶安装是否牢固，启动顶升系统，并观察梁体受力状况，如有异常应立即停止，试顶正常后平稳落梁；
7）梁体顶升。梁体顶升过程中应分级顶升，并在顶升过程中用位移传感器严格控制梁体顶升位移情况，观测人员记录并反馈数据，顶升到位后将梁体由千斤顶转移至临时支撑上；
8）支座更换。取出旧支座，清洗支座表面垫石，放入新支座，检查新支座各项指标，保证满足规范要求；
9）落梁。在梁体两侧加塞木块，开启同步顶升系统，缓慢平稳降落梁体。在实际桥梁顶升方案选择时，应先建立相应的有限元模型，对两种情况下的变形和受力情况对比，确定桥梁顶升位移限值，从结构受力和工作量等各个方面选择合适的顶升方案。
4 结语
桥梁支座在使用过程中由于施工或荷载等原因会产生病害，本文介绍了桥梁支座的不同分类方法及球形钢支座、板式橡胶支座、盆式橡胶支座3种常用支座，总结了这3 种常用支座的主要病害类型及病害原因，指出支座病害受支座本身质量和施工影响很大，为保证支座质量需要严格把控支座的质量和施工工艺。提出支座病害可能是桥梁上部结构出现扭转导致的支座受力不均所造成，应调整桥梁上部结构姿态，从根本上解决问题后再进行支座更换。否则新支座仍会出现相同病害。并分析了常用的局部顶升和多跨同步顶升两种支座更换方法的优缺点，给出支座更换步骤。
参考文献：
[1] 肖明.球型支座常见病害及防治方法探讨[J].国防交通工程与技术，2016(Z)：46-48.
[2] 韩之江. 桥梁板式橡胶支座病害原因分析及防治措施[J].山东交通科技，2008(1)：59-61.
[3] 张志金.桥梁板式橡胶支座病害分析及对策[J].城市道桥与防洪，2010(5)：131-133.
论文作者:王鼎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第21期
论文发表时间:2018/11/17
标签：支座论文; 病害论文; 桥梁论文; 橡胶论文; 钢板论文; 螺栓论文; 结构论文; 《防护工程》2018年第21期论文;